Akustyka w budownictwie
Akustyka jako dyscyplina naukowa zajmuje się dźwiękiem, jego powstawaniem, propagacją i percepcją, a także wszystkimi efektami związanymi z występowaniem i oddziaływaniem dźwięku. Zakres zagadnień rozpatrywanych w obszarze akustyki jest bardzo rozległy, można wyliczyć kilkadziesiąt specjalistycznych działów poświęconych różnorakiej problematyce. Podstawy teoretyczne nakreśla akustyka fizyczna, która ma wiele odniesień i zastosowań praktycznych w różnych dziedzinach wiedzy i techniki, również w architekturze i budownictwie.
Akustyka w odniesieniu do budownictwa najczęściej kojarzy się z salami koncertowymi, wnętrzami przeznaczonymi do słuchania muzyki. Zakres zagadnień akustycznych występujących w budownictwie jest jednak znacznie szerszy. Jednym z istotnych aspektów jest ochrona przed hałasem w budynku i w środowisku zewnętrznym, ocena jego dokuczliwości i szkodliwości oraz stosowanie odpowiednich środków zapobiegawczych. Uwzględniany jest hałas od urządzeń i instalacji technicznych, środków komunikacji, a także hałas bytowy powodowany obecnością i aktywnością użytkowników budynku. Wiąże się z tym problem izolacyjności akustycznej przegród budowlanych, powstawania i przenoszenia dźwięków powietrznych i materiałowych, transmisji energii akustycznej w strukturze budynku, oraz skutecznych metod jej ograniczania. Użytkowanie obiektów budowlanych powoduje także emisję hałasu do środowiska zewnętrznego. Dotyczy to przede wszystkim obiektów przemysłowych i komunikacyjnych, ale także realizowanych w ramach budownictwa ogólnego, urządzenia należące do ich wyposażenia technicznego mogą być szczególnie dokuczliwe w środowisku zurbanizowanym, w gęstej zabudowie miejskiej.
Niniejsza publikacja jest poświęcona zagadnieniom akustycznym, jakie występują w budownictwie. Koncentruje się głównie na budownictwie mieszkaniowym, ale omawiane są również wybrane problemy dotyczące budynków użyteczności publicznej, obiektów przemysłowych oraz inżynierskich stanowiących źródło hałasu.
W Polsce jest obecnie nowelizowana seria podstawowych norm określających wymagania akustyczne w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Rewidowane są normy europejskie określające zasady badań akustycznych elementów budowlanych i budynku, a także normy projektowe pozwalające na określenie jego właściwości akustycznych na podstawie właściwości elementów składowych. Gotowa jest także końcowa wersja normy odnoszącej się do hałasu środowiskowego. W publikacji zostały uwzględnione uwarunkowania wynikające z tych działań.
Książka przeznaczona jest dla osób zajmujących się budownictwem: projektantów, inwestorów, deweloperów, ale także planistów, urbanistów, lokalnych władz podejmujących decyzje w zakresie budownictwa. Zawiera kompletną wiedzę w zakresie akustyki budowlanej i niezbędny warsztat dla projektanta. Będzie również przydatna studentom oraz wykładowcom budownictwa, akustyki oraz inżynierii dźwięku.
Wykaz ważniejszych oznaczeń 9
Wprowadzenie 17
1. Warunki akustyczne w środowisku 21
1.1. Powstawanie i rozchodzenie się dźwięku w polu swobodnym 22
1.1.1. Emisja i imisja dźwięku 22
1.1.2. Parametry pola akustycznego 24
1.1.3. Warunki propagacji dźwięku w przestrzeni otwartej 30
1.2. Jednoliczbowe wskaźniki oceny hałasu 36
1.3. Parametry akustyczne źródła dźwięku 40
1.3.1. Moc akustyczna 40
1.3.2. Poziom mocy akustycznej a poziom ciśnienia akustycznego 42
1.3.3. Metody określania parametrów akustycznych źródeł hałasu 44
1.4. Charakterystyka głównych źródeł hałasu środowiskowego 45
1.4.1. Komunikacja drogowa 45
1.4.2. Hałas lotniczy 51
1.4.3. Hałas kolejowy 53
1.4.4. Obiekty i instalacje przemysłowe 54
1.4.5. Działalność usługowa, gastronomia, rozrywka i rekreacja 55
1.4.6. Roboty budowlane 59
1.5. Środowiskowe uwarunkowania budownictwa 61
1.5.1. Zarządzanie hałasem środowiskowym 61
1.5.2. Ocena środowiskowa inwestycji budowlanych 63
1.5.3. Planowanie akustyczne w gospodarce przestrzennej 66
1.6. Racjonalne stosowanie drogowych ekranów akustycznych 70
1.7. Mapa hałasu, narzędzie planisty i architekta 77
1.8. Ocena jakości akustycznej terenów zabudowy mieszkaniowej 83
2. Kształtowanie właściwości akustycznych budynku 91
2.1. Wprowadzenie do akustyki architektonicznej 92
2.2. Rozprzestrzenianie się dźwięku w budynku 94
2.2.1. Zjawisko pochłaniania i odbicia dźwięku 94
2.2.2. Podstawowe parametry akustyczne wnętrza i budynku 96
2.3. Parametry określające właściwości izolacyjne wyrobów budowlanych 103
2.3.1. Podstawy teoretyczne 103
2.3.2. Izolacyjność akustyczna właściwa 107
2.3.3. Właściwości akustyczne małych elementów budowlanych 113
2.3.4. Szczeliny i uszczelnienia 117
2.3.5. Poprawa izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych 118
2.3.6. Poziom uderzeniowy znormalizowany 120
2.3.7. Poprawa izolacyjności od dźwięków uderzeniowych 123
2.3.8. Sztywność dynamiczna 125
2.3.9. Oporność przepływu powietrza: 127
2.4. Właściwości dźwiękochłonne 127
2.5. Model transmisji dźwięku w budynku 129
2.5.1. Ogólne założenia i ograniczenia modelu 129
2.5.2. Transmisja dźwięków powietrznych 131
2.5.3. Dźwięki uderzeniowe 137
2.5.4. Przegrody zewnętrzne 139
2.6. Parametry akustyczne budynku wyznaczone na podstawie badań terenowych 141
2.6.1. Izolacyjność od dźwięków powietrznych 141
2.6.2. Izolacyjność od dźwięków uderzeniowych 142
2.6.3. Izolacyjność akustyczna przegrody zewnętrznej 143
2.7. Pomiarowa analiza dróg transmisji dźwięku 146
3. Charakterystyka akustyczna elementów i wyrobów budowlanych 153
3.1. Ściany masywne 154
3.1.1. Pojedyncze ściany jednorodne 154
3.1.2. Ściany z pustaków ceramicznych 156
3.1.3. Ściany betonowe w szalunku z elementów styropianowych 159
3.1.4. Ściany podwójne 161
3.2. Lekkie konstrukcje szkieletowe 162
3.2.1. Płyty gipsowo-kartonowe 162
3.2.2. Ściany szkieletowe 164
3.3. Drzwi 170
3.4. Dodatkowe ustroje izolacyjne 172
3.4.1. Okładziny ścian wewnętrznych 172
3.4.2. Lekkie ocieplenia ściany zewnętrznej 176
3.5. Elementy ściany zewnętrznej 181
3.5.1. Część pełna ściany 181
3.5.2. Część przezierna 181
3.5.3. Nawiewniki powietrza 190
3.5.4. Okno z nawiewnikiem powietrza 192
3.5.5. Okiennice 195
3.6. Stropy 197
3.7. Podłogi 199
3.8. Ochrona przed hałasem uderzeniowym z obszaru komunikacji ogólnej 205
3.9. Materiały, wyroby i ustroje dźwiękochłonne 208
3.10. Izolacyjność akustyczna a właściwości termiczne przegród 210
3.10.1. Jednorodne przegrody masywne 210
3.10.2. Ceramika drążona 213
3.10.3. Lekkie płyty warstwowe 214
3.10.4. Okna, szyby i oszklenia 216
3.10.5. Przegrody wewnętrzne 217
4. Uwarunkowania formalne ochrony akustycznej budynku 219
4.1. Rozporządzenie CPR 220
4.2. Przepisy prawa budowlanego 221
4.3. Normy 224
5. Ochrona przed hałasem w budownictwie mieszkaniowym 227
5.1. Specyficzny charakter budownictwa mieszkaniowego 228
5.2. Źródła hałasu w budynku mieszkalnym 231
5.2.1. Hałas dobiegający z zewnątrz 231
5.2.2. Wyposażenie techniczne budynku 234
5.2.3. Hałas bytowy 239
5.3. Wymagania akustyczne 247
5.3.1. Izolacyjność akustyczna przegród zewnętrznych 247
5.3.2. Dopuszczalny poziom hałasu instalacyjnego 252
5.3.3. Ocena hałasu niskoczęstotliwościowego 254
5.3.4. Izolacyjność akustyczna ścian wewnętrznych 255
5.3.5. Parametry akustyczne stropów 257
5.3.6. Ochrona przed drganiami 259
5.3.7. Emisja hałasu do środowiska 262
5.4. Estetyka i komfort akustyczny 263
5.5. Budynki mieszkalne o podwyższonym standardzie akustycznym 266
5.5.1. Ocena wartości użytkowej mieszkania 266
5.5.2. Klasyfikacja akustyczna budynków mieszkalnych 268
5.6. Modernizacja budynków mieszkalnych 270
6. Wybrane zagadnienia akustyczne w budynkach użyteczności publicznej 275
6.1. Zakres i specyfika zagadnień akustycznych wynikająca z funkcji budynku 276
6.2. Przegrody zewnętrzne 279
6.3. Podział przestrzeni wewnątrz budynku 282
6.3.1. System suchej zabudowy 282
6.3.2. Inne lekkie przegrody wewnętrzne 289
6.3.3. Sufity podwieszane 291
6.3.4. Podłogi podniesione 298
6.3.5. Pomieszczenia typu open space 300
6.4. Wentylacja mechaniczna w budynku 304
6.5. Warunki pogłosowe i zrozumiałość mowy 310
6.5.1. Komunikacja werbalna i ocena zrozumiałości 310
6.5.2. Warunki akustyczne w szkołach 312
6.5.3. Inne obiekty użyteczności publicznej 316
6.6. Wnętrza przeznaczone do prezentacji słownych i słuchania muzyki 317
6.6.1. Wprowadzenie 317
6.6.2. Dźwięki odbite i pogłos 319
6.6.3. Siła dźwięku 321
6.6.4. Wczesne odbicia, iloraz energii wczesnej do późnej 322
Bibliografia 325
